一种大功率连续波磁控管的高频电磁场与热应力场耦合分析

本文发展一种应用于大功率连续波磁控管腔体的高频电磁场-热应力场耦合分析方法。首先,采用等效电路理论与数值仿真方法研究一种大功率连续波磁控管谐振系统在无隔模带、单环隔模带和双环隔模带情形下的工作模式、谐振频率和品质因数的内在关系;其次,对扇形和扇槽形阳极叶片的温度分布进行理论推导。研究发现,隔模带能够提高谐振系统的模式分隔能力,但也会增大损耗、降低品质因数;再者,通过对比不同冷却条件下谐振系统的热应力、形变、温度和谐振频率,设计出满足30kW连续波输出磁控管散热的冷却水路和相匹配的冷却条件;最后,结合二者得到阳极叶片温度与π工作模式谐振频率间的对应关系并给出磁控管的热漂移曲线。     

露天矿山石材开采岩爆分析

针对露天矿山石材开采岩爆研究不足问题,分别从矿物成分、力学性质及热应力等方面分析了五莲石材岩爆机理,结果表明:五莲石材是中粗粒结构,比细粒结构的石材强度低,同等情况下,五莲石材更易发生破坏;五莲石材具有强烈的岩爆倾向性,其抗拉强度很低,极易发生劈裂岩爆,这是五莲石材岩爆的重要内因.夏季露天开采石材本身受热温度较高,同时受光照、环境、开采工艺等影响导致其温差变化也较大,将产生较大的热应力;当石材内部各点的热应力超过其抗拉强度时将导致石材内部产生热破裂,进而诱发石材岩爆,同等情况下,短时局部温度变化对石材的影响很大,极易导致石材发生岩爆破坏,这是五莲石材岩爆的重要外因.     

星敏感器镜头中透镜组的热应力分析

依据光学零件的强度极限,计算了星敏感器镜头中透镜组在高低温工况下轴向和径向,以及弯曲应力,其结果对结构设计有重要参考意义,并对实际工程应用措施进行了总结.     

发动机排气歧管热负荷数值模拟

某发动机运行期间，由于不合理的结构设计导致排气歧管关键部位的热疲劳失效，为此采用CFD技术模拟排气歧管工作时的外流场；通过热力学计算得到排气歧管的入口和出口边界条件。计算排气歧管的三维瞬态内流场；将内外流场计算的等效传热边界条件影射到排气歧管的内外表面生成传热边界条件，计算出结构温度场；将固体边界的温度作为流场边界条件重新进行内外流场计算，反复迭代多次，最后，求解结构的热应力．对原方案提出了改进意见，结构改进后，排气歧管热疲劳失效得到排除．     

火灾作用下钢结构外伸式端板连接节点的热应力

为了研究钢结构在火灾中形成的热应力对节点受力性能的影响,以及热应力与总应力的比重关系,采用有限元软件ABAQUS对外伸式端板连接节点有限元模型进行温度场和热-力耦合模拟,得出热应力变形图和热-力耦合Mises应力云图,分析得出火灾中热应力占总应力的比重,以及火灾中钢节点跨中挠度的变化关系。结果表明:火灾作用下外伸式端板钢节点处热应力占总应力比重高达0.92以上,极大地削弱了结构在高温下的受力性能,此时钢节点破坏主因是热应力过大。火灾中框架的跨中挠度急剧增大,且在火灾持续到80 min时由于挠度过大而失效;常温模拟中钢梁却未发生失效,说明高温对钢结构受力极为不利。     

连轧钢管限动芯棒温度场及热疲劳有限元分析

针对340MPM机组(Multi-Stand Pipe Mill限动芯棒连轧管机组)芯棒服役过程建立三维有限元模型,研究芯棒在服役过程中温度场变化规律.同时,通过对热应力的研究,分析了芯棒热疲劳裂纹萌生机理及裂纹在芯棒内部的扩展规律.对比实测数据与模拟结果,认为所建立的有限元模型能够反映芯棒温度变化趋势.芯棒首次脱管后表面最高温度为630℃,此后经历三次反复的水冷降温和空冷返温过程,冷却结束后表面最高温度为98℃.脱管后,芯棒表面轴向和环向压缩热应力均达到900 MPa,第三次水冷结束时刻,轴向拉伸热应力达到186 MPa,环向拉伸热应力达到221 MPa.芯棒的拉压交变热应力使其表面出现热疲劳裂纹并逐渐扩展,环向裂纹扩展至距表面17.5mm深、轴向裂纹扩展至距表面20mm深时会显著受阻,热应力对轴向裂纹的促进作用强于环向裂纹.     

板坯连铸结晶器及振动装置的研究

从传热学和结构力学角度,分析了结晶器的温度场和应力场,采用解析法和有限元法计算了结晶器的热应力和变形.针对原来的正弦振动机构存在的问题,提出了改进方案:采用椭圆齿轮变速器实现非正弦振动,并分析了改造后的结晶器的振动规律.同时,对结晶器与板坯之间的摩擦力加以分析.采用非正弦振动使负滑脱时间短,正滑脱时间长,结晶器向上运动速度与铸坯运动速度差较小.振痕深度大为减轻,减少坯壳与结晶器的摩擦力,减少粘结漏钢,提高连铸机拉坯速度,铸坯表面质量明显提高.     

复合材料连续柱壳轴对称问题的热应力研究

根据Ｈｅｌｌｉｎｇｅｒ－Ｒｅｉｓｓｎｅｒ变分原理,在柱坐标系中,导出复合材料柱壳混合状态方程和边界条件的弱形式;在轴对称情况下,建立了连续闭口柱壳的热应力混合方程,给出了任意厚度连续柱壳在热荷载和机械荷载作用下的弱形式解。     

稠油注蒸汽热采过程中射孔段套管热应力仿真模拟

我国稠油资源约占总石油资源的30%。稠油油藏以蒸汽吞吐开采为主,一个蒸汽吞吐循环周期包括蒸汽注入阶段、焖井阶段和采油阶段。其中,造成稠油热采井套管损坏的主要原因之一是热采井高温及温度剧烈变化,利用ABAQUS有限元软件建立了三维井筒模型,分析了蒸汽注入阶段、闷井阶段的热传导过程及射孔段套管的热应力分布,其中射孔部位是稠油热采过程中较易破坏的地方,经过几个吞吐周期后套管上会积累较高的残余应力而使套管发生塑性破坏。